Новые разработки ОАО «НИПИгазпереработка» в области технологии и оборудования

1. Новые разработки ОАО «НИПИгазпереработка» в области технологии и оборудования Докладчик: Литвиненко А.В. Презентация для межотраслевого совещанияСочи, 06.10.2010 г.

2. СОДЕРЖАНИЕ • НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» • ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ • ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ • РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА • ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ • БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 2

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ ПРОПАН-МЕТАНОЛ-ВОДА 3.2.1 - 2б 3.2.0 - 2б 3.2.1 - 3б 1 СН4О 12 3 Н2О 2 С3Н8 23 • Цели: • определение параметров фазового равновесия системы пропан-метанол-вода • экспериментальная проверка полученных данных на ректификационной колонке • разработка математической модели системы Определение фазовой диаграммы • Инструменты: • ректификационный аппарат КР-1 • набор сосудов под давлением • термостат • хроматограф • Результат: • параметры азеотропных точек (температуры, давления, концентрации); • коэффициенты распределения компонентов • положение бинодали на фазовой диаграмме • расчетная модель параметров системы для программного комплекса HYSYS Выбор областей дистилляции 123

4. ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СИСТЕМЫ 1. промывка водой в колонне 2. последующая адсорбционная осушка 3. регенерация метанола Классический метод вариант 1 Методы с использованием азеотропных свойств системы • промывка водой в статическом смесителе • ректификация смеси в неполной колонне с использованием тепла низкого потенциала, а также теплового насоса или без него • регенерация метанола вариант 2 1. разделение в колонном аппарате с промывкой и расслаиванием в рефлюксной емкости с использованием теплового насоса или без 2. регенерация метанола вариант 3 1. разделение в 4-х колонном комплексе с варьированием давления и использованием теплового насоса или без вариант 4 1. разделение в полной колонне с промывкой рефлюкса в статическом смесителе и расслоением 2. регенерация метанола вариант 5

5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВАРИАНТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ Выводы: 1. Наименьший CAPEX у варианта 2 2. Наименьшие OPEX у варианта 5 3. Применение теплового насоса существенно снижает энергопотребление установки 4. Для энергоснабжения установки возможно использование неутилизируемого тепла с низким потенциалом, что повысит индекс энергоэффективности предприятия

6. ПРОЕКТ ТЕХНОЛОГИИ АЗЕОТРОПНОЙ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» Преимущества: • высокая степень очистки; • простота технологической схемы; • низкий CAPEX; • низкие OPEX; • возможность использовать неутилизируемое тепло предприятия (с низким потенциалом) Мероприятия по разработке технологии: • изучение фазового равновесия системы пропан-метанол-вода; • разработка технологической схемы на уровне изобретения Ожидаемый результат: • уменьшение сроков проектирования и строительства; • снижение капитальных затрат на строительство установки; • высокая надежность и низкие затраты на обслуживание и ремонт; • повышение энергоэффективности предприятия за счет использования источников тепла с низким потенциалом; • продажа лицензии

7. СОДЕРЖАНИЕ • НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» • ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ • ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ • РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА • ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ • БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 7

8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭТАНА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТЯНОГО ГАЗА В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ На большинстве производств не выделяется из нефтяного газа В ПЕРСПЕКТИВЕ Выработка этановой фракции и ее химическая переработка На действующих заводах этановая фракция вырабатывается на НТКР Минибаевского ГПЗ и НТК Нефтегорского ГПЗ 8

9. БЛОК-СХЕМА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ГАЗА Узел охлаждения нефтяного газа Низкотемпе-ратурный сепаратор Турбодетандер Узел деэтанизации или выработки этановой фракции Деметанизатор 9

10. 5,5 Е-1 Е-1 СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ, РАЗРАБОТАННЫЙ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА» Известная схема узла выработки этановой фракции Схема узла выработки этановой фракции, разработанная ОАО «НИПИгазпереработка» Этановая фракция Этановая фракция пропан пропан Т-2 Температура -30 С Давление 1,2 МПа (изб.) Температура выше -30 С Давление 2,7 МПа (изб.) Х-1 Х-1 Н-1 Н-1 К-1 К-1 Фракция С2+выше Фракция С2+выше Т-1 Т-1 теплоноситель теплоноситель ШФЛУ ШФЛУ 10

11. 5,5 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ 11

12. 5,5 КАПИТАЛЬНЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ ПРОЦЕССА ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ Известная схема Предлагаемая схема Ориентировочные капитальные затраты 53 470 тыс. руб 38 720 тыс. руб меньше на 27,6 % Ориентировочные эксплуатационные затраты (на электроэнергию и топливный газ) 47 945 тыс. руб/год 39 779 тыс. руб /год меньше на 17,0 % 12

13. 5,5 Е-1 Е-1 РЕКОНСТРУКЦИЯ УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНА ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ТРЕБУЕМОГО ДАВЛЕНИЯ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ Известная схема Предлагаемая схема Замена всего оборудования узла выработки этановой фракции Замена Этановая фракция Этановая фракция пропан пропан Т-2 Х-1 Х-1 Н-1 Н-1 К-1 К-1 Фракция С2+выше Фракция С2+выше Дооборудование Т-1 Т-1 теплоноситель теплоноситель ШФЛУ ШФЛУ 13

14. ПРЕИМУЩЕСТВА ПРЕДЛАГАЕМОЙ СХЕМЫ УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ • Меньшие капитальные затраты • Меньшие эксплуатационные затраты • Меньшие затраты на реконструкцию узла при увеличении требуемого давления этановой фракции 14

15. СОДЕРЖАНИЕ • НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» • ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ • ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ • РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА • ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ • БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 15

16. ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦОИННЫМИ СТУПЕНЯМИ • увеличение производительности по газу деметанизаторов установок НТК Няганьгазпереработка, Губкинского ГПК, • Южно-Балыкского ГПК и др. на 25…30% • увеличение выработки ШФЛУ на 3…7%

17. CРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦОИННЫМИ СТУПЕНЯМИ

18. СОДЕРЖАНИЕ • НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» • ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ • ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ • РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА • ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ • БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 18

19. РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА • повышение производительности массообменных аппаратов на 5…15 % • снижение гидравлического сопротивления на 10…45 % • высокаяэффективность разделения • простота конструкции • изготовление методом штамповки

20. СОДЕРЖАНИЕ • НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» • ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ • ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ • РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА • ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ • БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 20

21. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Создан на основе: • Моделирования гидродинамики движения двухфазного потока в поле центробежных сил • Моделирования пленочных течений и эффективного вывода жидкости из сепарационного элемента • Оптимизации технологических параметров работы для достижения максимальной эффективности разделения • Проверки и отработки решений в ходе стендовых испытаний на лабораторной базе института Основные преимущества: • Повышенная эффективность за счет подавления вторичных процессов • Расширенный диапазон эффективной работы за счет новых решений по отводу пленок жидкости • Пониженное гидравлическое сопротивление • Увеличение производительности и сокращение стоимости проектируемых сепараторов • Простота монтажа • Стойкость к загрязнениям • Не требует обслуживания • При больших изменениях по производительности (в меньшую сторону) возможен демонтаж части элементов в сепараторе.

22. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОСЕПАРАТОРА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ СЕПАРАЦИОННЫМ ЭЛЕМЕНТОМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Сепаратор С-201 для КС-3 Нижневартовского ГПК с центробежным сепарационным элементом нового поколения DxH = 2400х7600 m = 7200 кг 4 шт.газосепаратор сетчатый по ТУ 3683-031-00220322-04 DxH = 2000x6260 m = 4950 кг х 4 шт.= 19800 кг с центробежным сепарационным элементом по ТУ 3615-007-00142300-2003 DxH = 3000х7600 m = 10800 кг

23. СОДЕРЖАНИЕ • НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» • ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ • ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ • РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА • ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ • БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 23

24. БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 800 3 700 600 500 400 Остаточное содержание "загрязнителя", г/м 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 3 Расход смеси, дм /ч Исследования: • Гидродинамика • Структура многофазных потоков и взаимодействие фаз • Пленочные течения • Седиментация • Компоновочные решения Гравитационное отстаивание Предыдущие разработки Новый блок переменного сечения Основное уравнение модели процесса осаждения Преимущества: • Более высокая эффективность • Больший диапазон эффективной работы • Значительное сокращение массогабаритных характеристик и стоимости проектируемых сепараторов • Простота монтажа • Простота очистки

25. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!